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有限元分析入门与应用-接触工具的使用和评估

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:接触工具可以用来在载荷加载前检测装配体各部件接触状态,也可在求解后通过各种接触区域检验载荷的传递情况。图5-10 实际接触状态图5-11 插入接触结果项此外,还可以用几何选择法评估求解后的接触状况。该方法是根据用户指定接触区域进行评估。

有限元分析入门与应用-接触工具的使用和评估

接触工具【Contact Tool】可以用来在载荷加载前检测装配体各部件接触状态,也可在求解后通过各种接触区域检验载荷的传递情况。也即通过在连接【Connections】下插入Contact Tool来查看初始接触状态,在求解【Solution】下插入Contact Tool来评估接触效果。

在Workbench中,接触状况可通过工作表格法和几何选择法来评估。工作表格法用来评估所有接触对,几何选择法为用户自指定范围的评估。应注意,默认情况下,评估的是最后一种接触情况,当然,用户也可以手动来修改所要评估的区域。

1.评估初始接触状态

为了在未加载前评估初始接触状态,接触工具假设相互接触的模型有小变形。如果弹球半径设置为程序控制,则这种假设将影响接触区域弹球半径。

(1)插入接触工具用工作表格【Worksheet】法 选择连接【Connections】,然后在工具栏选择【Contact】→【Contact Tool】,或单击右键从弹出工具菜单插入【Contact Tool】,【Initial In-formation】随之出现,在另一侧【Worksheet】也同时出现,也可在Worksheet上进行多种操作,如返回到选定接触区域在导航树中的位置。在工作表中选定一接触区域并且单击右键,从弹出的菜单中选择【Go To Selected Items in Tree】,程序会自动返回到指定选项,并高亮显示。用户也可以进行其他操作,例如恢复或清除所有接触区域、激活或取消所有选项,如图5-6所示。

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图5-6 接触工具工作表格法

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图5-7 接触工具几何选择法

(2)插入接触工具用几何选择【Geometry Selection】法 插入接触工具后,选择【Contact Tool】→【Detail of“Contact Tool”】→【Scoping Method】→【Geometry Selection】,选择一个或几个有接触的几何模型。在【Contact Tool】下插入渗透、间隙和接触状态,如图5-7所示。注意此时【Initial Information】不可用。

(3)显示初始接触结果状态 插入接触工具操作后,单击接触工具分支任一项,单击右键,从弹出的工具菜单选择【Generate Initial Contact Results】进行初始计算,计算完成后可以查看接触状态结果,如图5-8所示,单击【Initial Information】查看初始接触结果状态,如图5-9所示。根据初始接触结果及颜色图例对比,对接触情况进行必要的调整,达到合理接触状态。

①表格法初始接触结果状态的表格说明

●Name:指接触区域名称。

●Contact Side:指选择的接触侧或目标侧。

●Type:指接触类型,包括绑定、不分离、

摩擦、无摩擦、粗糙、强制摩擦滑动。

●Status:指接触状态,包括闭合、接近开放、远离开放。

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图5-8 几何选择法初始接触结果状态

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图5-9 表格法初始接触结果状态

●Number Contacting:指在接触状态下接触区或目标区单元的数目。

●Penetration:指从面体间或Add Offset调整推导而来的渗透值。(www.xing528.com)

●Gap:指从面体间或Add Offset调整推导而来的间隙值。

●Geometry Penetration:指在接触面和目标面间实际存在的初始渗透值。

●Geometry Gap:指在接触面和目标面间实际存在的初始间隙值。对摩擦和粗糙接触类型,其值为最小间隙值;对绑定和不分离接触类型,其值为探测的最大间隙值。

●Resulting Pinball:指用户指定或程序自动测算出的值。

●Contact Depth:指单元的平均接触深度。

●Normal Stiffness:指计算的最大法向刚度值。

●Tangential Stiffness:指计算的最大切向刚度值。

●Real Constant:指接触的真实数目。

●N/A:非接触出现在以下位置或状态:a.接触对非激活时的所有结果栏;b.无摩擦、粗糙,或摩擦接触类型和界面处理的几何间隙栏设为Add Offset。

②颜色图例说明

●红色:接触状态是远离开放而接触类型是闭合。这可能在绑定和不分离接触类型中出现。很可能几何模型之间的接触未达到期望,通常是几何模型之间的接触间距较大引起的,应检查接触设置。

●黄色:接触状态是接近开放。这对于非线性接触类型在某种状态下是一种可以接受的情况。如果状态是远离开放,尽管弹球半径不为零,间隙或渗透将设为零。

●橙色:接触状态是闭合的,但是有较大的间隙或渗透。应该对比弹球和深度检查渗透和间隙。

●灰色:通常这种接触状态是非激活,这种情况可能对多点约束算法和拉格朗日算法有效,也可能对自动非对称行为有效。可以进行相应调整来消除,如非对称行为调整为对称行为。

2.求解后评估接触状况

在求解项下插入接触工具,在求解工具栏上或单击【Solution】项,然后插入【Contact Tool】→【Contact Tool】,显示接触状态,包括过约束【Over Constrained】、远场开放【Far】、近场开放【Near】、闭合滑移【Sliding】、闭合粘接【Sticking】,如图5-10所示。

除了求解后对接触情况进行评估,还可以对接触情况进一步了解,如增加接触压力【Pressure】、摩擦接触应力【Frictional Stress】、滑动距离【Sliding Distance】、接触渗透【Pene-tration】、接触间隙【Gap】、流体压力渗透【Fluid Pressure】评估。右键单击【Contact Tool】→【Insert】,如图5-11所示。

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图5-10 实际接触状态

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图5-11 插入接触结果项

此外,还可以用几何选择法评估求解后的接触状况。该方法是根据用户指定接触区域进行评估。在求解项下插入接触工具,在求解工具栏上或单击【Solution】项,然后插入【Contact Tool】→【Scoping Method】→【Geometry Selection】,选择一个或几个有接触的几何模型,求解数据完成后,即可看到相应的接触结果。

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